المشاهدات: 0 المؤلف: محرر الموقع وقت النشر: 2026-02-08 الأصل: موقع
ترتبط موثوقية شبكة الطاقة ارتباطًا وثيقًا بالإدارة الحرارية لأغلى أصولها. الطاقة . يتعرض المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور لضغوط حرارية هائلة أثناء تشغيله، حيث أن عملية تحويل الجهد تؤدي حتماً إلى فقدان تظهر هذه الخسائر على شكل حرارة داخل القلب واللفات. بدون استراتيجيات تبريد متطورة، ستتضاءل قوة العزل الكهربائي للزيت العازل، وسيصبح عزل السليلوز هشًا، مما يؤدي إلى الشيخوخة المبكرة أو الفشل الكارثي للعزل. محول توزيع مغمور بالزيت.
إن طرق تبريد محولات الطاقة هي أنظمة موحدة مصممة لتبديد الحرارة الداخلية باستخدام مجموعات مختلفة من الدوران الطبيعي أو القسري للزيت والهواء؛ تشمل الطرق الأكثر شيوعًا ONAN (Oil Natural Air Natural) للتوزيع القياسي، وONAF (Oil Natural Air Force) لزيادة السعة، وOFAF (Oil Forced Air Force) لنقل الطاقة ذات السعة العالية في محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور.
إن اختيار طريقة التبريد المناسبة لا يعد مجرد اختيار فني ولكنه خيار اقتصادي يؤثر على التكلفة الإجمالية للملكية والبصمة التشغيلية للوحدة. في الأقسام التالية، سنقوم بتفصيل تسميات هذه الأنظمة، واستكشاف الفيزياء وراء نقل الحرارة في محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور ، ومقارنة كفاءة التكوينات المختلفة. سواء كنت تتعامل مع محول توزيع قياسي مغمور بالزيت أو عالي الجهد محول هواء طبيعي ، فإن فهم فئات التبريد هذه أمر ضروري للهندسة الكهربائية الحديثة.
لماذا التبريد مهم في محولات الطاقة؟
ماذا تعني طريقة التبريد ONAN في محولات الطاقة؟
ما هو نظام التبريد ONAF ومتى يتم استخدامه؟
كيف تعمل طريقة التبريد OFAF في محولات الطاقة؟
ما هو تبريد OFWF وأين يتم تطبيقه؟
كيف يمكنك اختيار طريقة التبريد المناسبة للمحول؟
وجهات نظر متخصصي الصناعة حول تكنولوجيا التبريد
خاتمة
التعليمات
يعد التبريد أمرًا حيويًا في المحولات المغمورة بالزيت ثلاثية الطور لمنع تدهور العزل الداخلي ولضمان قدرة الوحدة على التعامل مع حملها المقدر دون تجاوز الحدود الحرارية الآمنة.
السبب الرئيسي لتبريد أي محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور هو حماية العزل الصلب. في محول التوزيع المغمور بالزيت ، يتم لف اللفات النحاسية بالورق وغمرها في الزيت المعدني. بما أن الحرارة تتولد عن خسائر $I^2R$ والتباطؤ، ترتفع درجة الحرارة. لكل زيادة بمقدار 8 درجات مئوية إلى 10 درجات مئوية فوق درجة الحرارة المقدرة، يتم تقليل عمر العزل في المحولات المغمورة بالزيت ثلاثي الطور إلى النصف بشكل فعال. يضمن التبريد الفعال بقاء درجة حرارة 'النقطة الساخنة' ضمن مستويات يمكن التحكم فيها.
علاوة على ذلك، يؤثر التبريد على الكثافة الفيزيائية والثبات الكيميائي للزيت العازل. في المحولات المغمورة بالزيت ثلاثية الطور ، يعمل الزيت كمبرد وحاجز عازل. إذا سخن الزيت أكثر من اللازم، فإنه يمكن أن يتعرض للأكسدة، وينتج الحمأة والأحماض التي تهاجم بشكل أكبر اللفات محول توزيع مغمور بالزيت . من خلال الحفاظ على درجة حرارة ثابتة، يحافظ نظام التبريد على قدرة الزيت على منع الأقواس الكهربائية ودوائر القصر الداخلية.
من منظور السعة، تحدد طريقة التبريد الطاقة القصوى التي يمكن أن يوفرها المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور بأمان. على سبيل المثال، ترقية محول التوزيع المغمور بالزيت باستخدام مراوح خارجية لإنشاء محول دفع الهواء الطبيعي بالزيت يسمح له بحمل حمولة أعلى من تصنيفه الأساسي. تعتبر هذه المرونة أمرًا بالغ الأهمية لشركات المرافق التي تدير الطلب المتقلب عبر الشبكة، مما يسمح لها باستخراج قيمة أكبر من تركيب محول واحد مغمور بالزيت ثلاثي الطور .
يرمز ONAN إلى Oil Natural Air Natural، وهي طريقة تبريد حيث يدور كل من الزيت الداخلي والهواء الخارجي عبر الحمل الحراري الطبيعي لتبديد الحرارة من المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور.
في المصنف بواسطة ONAN المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور ، تكون العملية سلبية تمامًا. مع تسخين اللفات، يصبح الزيت المحيط أقل كثافة ويرتفع إلى أعلى الخزان. ثم يدخل إلى ضفاف الرادياتير، حيث يفقد الحرارة مع الهواء المحيط. عندما يبرد الزيت، يصبح أكثر كثافة ويعود إلى قاع خزان محول التوزيع المغمور بالزيت . هذه الدورة، المعروفة باسم تأثير الثيرموسيفون، لا تتطلب مضخات أو طاقة خارجية، مما يجعلها الطريقة الأكثر موثوقية للمحولات المغمورة بالزيت ثلاثي الطور.
يشير الجزء 'Air Natural' من الاختصار إلى طريقة إزالة الحرارة من المشعات. يتحرك الهواء المحيط عبر زعانف الرادياتير بشكل طبيعي حيث يتم تسخينه بواسطة السطح المعدني. وهذا يجعل ONAN محول التوزيع المغمور بالزيت هادئًا للغاية ولا يحتاج إلى صيانة تقريبًا، حيث لا توجد أجزاء متحركة مثل المراوح أو المضخات تتعطل. إنه تكوين التبريد القياسي لغالبية وحدات المحولات المغمورة بالزيت ثلاثية الطور المستخدمة في المناطق السكنية والصناعية الخفيفة.
ومع ذلك، نظرًا لأن التبريد يعتمد على الحركة الطبيعية، يجب أن تكون المشعات الموجودة في محول ONAN ثلاثي الطور المغمور بالزيت كبيرة نسبيًا لتوفير مساحة سطحية كافية. وهذا يزيد من الأبعاد الكلية لمحول التوزيع المغمور بالزيت . على الرغم من الحجم الأكبر، فإن بساطة ONAN تجعله الخيار المفضل لمحول التوزيع المغمور بالزيت الذي يقل تصنيفه عن 30 ميجا فولت أمبير، حيث يتم إعطاء الأولوية للموثوقية والضوضاء المنخفضة على كثافة الطاقة.
يستخدم نظام ONAF أو محول الهواء القسري بالزيت الطبيعي مراوح كهربائية خارجية لنفخ الهواء عبر المشعات، مما يزيد بشكل كبير من معدل تبديد الحرارة لمحول مغمور بالزيت ثلاثي الطور مقارنة بالحمل الحراري الطبيعي.
يعمل المحول القسري للهواء الطبيعي بالزيت على نفس المبدأ الداخلي الذي تعمل به وحدة ONAN - حيث لا يزال الزيت يدور بشكل طبيعي عبر تأثير السيفون الحراري. ومع ذلك، فإن إضافة المراوح على ضفتي الرادياتير يغير ديناميكيات التبريد الخارجية. من خلال دفع الهواء فوق الزعانف، يمكن للمحول الذي يعمل بالزيت الطبيعي أن يزيل الحرارة بشكل أسرع بكثير، مما يسمح للمحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور بالتعامل مع الحمل المتزايد - غالبًا ما يصل إلى 133% من تصنيف ONAN الأساسي الخاص به.
تُستخدم هذه الطريقة عادةً عندما يحتاج المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور إلى التعامل مع أحمال الذروة التي تتجاوز قدرته العادية. عادة ما يتم التحكم في المراوح عن طريق أجهزة استشعار لدرجة الحرارة؛ يتم تشغيلها فقط عندما تصل درجة حرارة الزيت في محول التوزيع المغمور بالزيت إلى نقطة محددة معينة. وهذا يضمن أن يظل محول الهواء القسري بالزيت الطبيعي موفرًا للطاقة، وذلك باستخدام الطاقة المساعدة فقط عند الضرورة القصوى لحماية المكونات الداخلية للمحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور.
في المحطات الفرعية الحديثة، يعد المحول الذي يعمل بالزيت الطبيعي بقوة الهواء خيارًا شائعًا لأنه يقدم 'تصنيفًا مزدوجًا' (على سبيل المثال، 20/26 ميجا فولت أمبير). وهذا يعني أن المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور يمكن أن يعمل عند 20 ميجا فولت أمبير تحت ظروف ONAN و 26 ميجا فولت أمبير تحت ظروف ONAF. هذا التنوع يجعل محول الهواء الطبيعي بالزيت مثاليًا للمناطق الحضرية المتنامية حيث قد يرتفع الطلب على الطاقة خلال أشهر الصيف، مما يتطلب محول التوزيع المغمور بالزيت للعمل بجدية أكبر دون ارتفاع درجة الحرارة.
يرمز OFAF إلى Oil Forced Air Forced، وهو نظام يتم فيه نقل كل من الزيت والهواء ميكانيكيًا باستخدام المضخات والمراوح لتحقيق أقصى قدر من كفاءة التبريد في محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور عالي السعة.
طريقة OFAF مخصصة لوحدات المحولات المغمورة بالزيت ثلاثية الطور الكبيرة جدًا حيث يكون الحمل الحراري الطبيعي غير كافٍ لإزالة الكميات الهائلة من الحرارة المتولدة. في هذا الإعداد، يتم دمج مضخة الزيت في دائرة التبريد لمحول التوزيع المغمور بالزيت . تقوم المضخة بدفع الزيت الساخن عبر المشعات بسرعة عالية، بينما تقوم المراوح في نفس الوقت بدفع الهواء فوق أسطح الرادياتير. يسمح هذا النهج المزدوج القسري بتصميم محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور مدمج للغاية بالنسبة لإنتاج الطاقة.
من خلال إجبار الزيت على التحرك، يلغي نظام OFAF فترة 'الإحماء' البطيئة المطلوبة لبدء تشغيل السيفون الحراري في محول التوزيع القياسي المغمور بالزيت . يكون نقل الحرارة من اللفات إلى الزيت أكثر انتظامًا، مما يقلل من خطر النقاط الساخنة الداخلية داخل المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور . ومع ذلك، ونظرًا لاعتمادها على المضخات، فإن طريقة التبريد هذه تتطلب صيانة متكررة ومصدر طاقة إضافي موثوقًا للحفاظ على تشغيل محول التوزيع المغمور بالزيت .
على الرغم من فعاليتها العالية، إلا أن طريقة OFAF نادرًا ما تستخدم في محولات التوزيع المغمورة بالزيت القياسية . يتم رؤيته عادةً في محولات تصعيد المولدات أو محطات النقل الفرعية الرئيسية. بالنسبة لمعظم احتياجات التوزيع، يوفر المحول الذي يعمل بالزيت الطبيعي توازنًا أفضل بين التعقيد والأداء. إن OFAF المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور هو المحول الرياضي 'للخدمة الشاقة' في عالم المحولات، وهو مصمم لرفض الحرارة المستمر عالي الكثافة.
يستخدم OFWF أو التبريد القسري بالماء بالزيت مبادلًا حراريًا حيث يتم ضخ الزيت من خلال غرفة مبردة بواسطة الماء المتداول، مما يوفر نقل الحرارة الأكثر كفاءة لمحول مغمور بالزيت ثلاثي الطور في البيئات ذات المساحة المحدودة أو درجات الحرارة العالية.
الماء هو وسيلة نقل الحرارة أكثر كفاءة من الهواء. في OFWF محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور ، يتم ضخ الزيت من خلال مبادل حراري حيث يكون على اتصال وثيق بالأنابيب التي تحمل الماء البارد. يسمح ذلك بإزالة كمية هائلة من الحرارة من محول التوزيع المغمور بالزيت في مساحة مادية صغيرة جدًا. يعد هذا أكثر إحكاما بكثير حتى من المحولات التي تعمل بالزيت الطبيعي ، مما يجعله مثاليًا للمحطات الفرعية تحت الأرض أو محطات الطاقة الكهرومائية.
إن تطبيق OFWF في محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور متخصص. نظرًا لأن الماء والكهرباء مزيج خطير، يجب تصميم المبادل الحراري بأنابيب مزدوجة الجدران لمنع أي تسرب للمياه إلى خزان محول التوزيع المغمور بالزيت . على الرغم من هذه التعقيدات، يسمح نظام OFWF للمحولات المغمورة بالزيت ثلاثية الطور بالعمل في المواقع التي تكون فيها درجات حرارة الهواء المحيط مرتفعة جدًا بحيث لا يمكن تبريد الهواء بشكل فعال، أو حيث لا يوجد مكان لبنوك المبرد الكبيرة.
أحد عيوب هذه الطريقة للمحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور هو الحاجة إلى إمداد مستمر بالمياه ونظام معالجة المياه لمنع القشور في الأنابيب. على عكس محول الهواء القسري بالزيت الطبيعي ، الذي يستخدم الهواء 'الحر' المحيط به، فإن محول التوزيع المغمور بالزيت OFWF لديه تكاليف تشغيل أعلى. ومع ذلك، بالنسبة لمواقع صناعية ومواقع توليد طاقة محددة، فهي الطريقة الوحيدة القابلة للتطبيق للحفاظ على محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور عالي الطاقة ضمن حدود درجة الحرارة الآمنة.
يتضمن اختيار طريقة التبريد الصحيحة موازنة تصنيف MVA، وملف الحمل المتوقع، والظروف البيئية المحيطة، وميزانية الصيانة المتاحة للمحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور.
عند الاختيار بين ONAN ومحول الهواء القسري بالزيت الطبيعي ، ينظر المهندسون أولاً إلى السعة. بالنسبة الصغير المغمور بالزيت لمحول التوزيع (على سبيل المثال، 500 كيلو فولت أمبير إلى 2500 كيلو فولت أمبير)، يعد ONAN دائمًا الخيار الأفضل نظرًا لبساطته. مع زيادة تصنيف المحولات المغمورة بالزيت ثلاثي الطور نحو 10 ميجا فولت أمبير أو 20 ميجا فولت أمبير، يصبح حجم المشعات المطلوبة لـ ONAN باهظًا، مما يجعل تكوين محولات الهواء القسري بالزيت الطبيعي أكثر جاذبية.
| طريقة التبريد | ملاءمة تصنيف الطاقة | مستوى الصيانة | مستوى الضوضاء | البيئة المثالية |
| أونان | صغيرة إلى متوسطة | منخفض جدًا | صامت | سكني / قياسي |
| ONAF | متوسطة إلى كبيرة | منخفض/متوسط | معتدل | الحمل الحضري/المتقلب |
| أوفاف | كبير جدًا | عالي | عالي | محطات النقل الفرعية |
| OFWF | كبير جدًا | عالية جدًا | قليل | المائية / تحت الأرض |
تلعب العوامل البيئية أيضًا دورًا كبيرًا. في البيئة الساحلية المتربة أو المالحة، قد تتطلب المراوح الموجودة في المحولات التي تعمل بالزيت الطبيعي تنظيفًا متكررًا لمنع انسداد المشعاعات. في مثل هذه الحالات، قد يكون ONAN ذو الحجم الكبير قليلاً المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور أكثر فعالية من حيث التكلفة على مدى عمره البالغ 30 عامًا. على العكس من ذلك، في مساحة داخلية محصورة، تعد الكفاءة العالية لمحول التوزيع المغمور بالزيت مع التبريد القسري ضرورية لمنع تراكم الحرارة في الغرفة.
أخيرًا، يحدد ملف تعريف الحمل ما إذا كنت بحاجة إلى محول يعمل بالزيت الطبيعي . إذا كان المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور سيعمل بحمل ثابت بنسبة 70% على مدار العام، فإن ONAN كافٍ. ولكن إذا كان يجب على الوحدة التعامل مع حمل بنسبة 120% أثناء موجات الحر أو التحولات الصناعية، فإن مراوح ONAF توفر هامش الأمان اللازم. يعد اختيار التبريد المناسب لمحول التوزيع المغمور بالزيت بمثابة تمرين أساسي لتحسين 'الارتفاع الحراري' للمحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور.
إن فهم كيفية رؤية قادة السوق المختلفين لتبريد المحولات المغمورة بالزيت ثلاثي المراحل يوفر صورة أوضح للاتجاهات العالمية وأفضل الممارسات.
منصة محولات تايشان: يؤكدون على أن الانتقال من ONAN إلى ONAF يعد أحد أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة لزيادة سعة المحطات الفرعية. وجهة نظرهم هي أنه بالنسبة للمحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور ، فإن الجانب 'A' (الهواء) من المعادلة غالبًا ما يكون هو عنق الزجاجة. ومن خلال التركيز على تصميمات المراوح ذات الكفاءة العالية، فإنهم يجادلون بأن محول الهواء الذي يعمل بالزيت الطبيعي يمكن تصنيعه بشكل أكثر إحكاما من التصميمات التقليدية. كما يسلطون الضوء أيضًا على أنه بالنسبة لمحولات التوزيع المغمورة بالزيت ، فإن اختيار زيت التبريد المعدني لا يقل أهمية عن المراوح الميكانيكية.
منصة جيجا للطاقة: يركز هذا المصدر بشكل كبير على جانب الصيانة والموثوقية للمحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور . ويشيرون إلى أنه في حين أن أنظمة OFAF وOFWF متفوقة تقنيًا في رفض الحرارة، إلا أن نظام ONAN يظل 'المعيار الذهبي' لمواقع محولات التوزيع المغمورة بالزيت في المناطق الريفية والنائية . وجهة نظرهم هي أن محول الهواء القسري بالزيت الطبيعي يمثل الأرضية الوسطى المثالية لغالبية تطبيقات المرافق، بشرط أن تكون أنظمة التحكم للمراوح قوية ومحمية من الطقس.
الإدارة الحرارية هي الحارس الصامت لشبكة الكهرباء. يعتمد كل محول مغمور بالزيت ثلاثي الطور على نظام التبريد الخاص به للبقاء على قيد الحياة في ظل الظروف القاسية للمقاومة الكهربائية والاحتكاك المغناطيسي. بدءًا من الموثوقية الهادئة لمحول التوزيع المغمور بالزيت ONAN إلى القدرات عالية الأداء لمحول الهواء القسري بالزيت الطبيعي ، فإن طرق التبريد هذه هي التي تسمح لبنيتنا التحتية الكهربائية بالتوسع والتكيف مع المتطلبات الحديثة.
وبينما نتحرك نحو مستقبل أكثر رقمية ومتعطشًا للطاقة، المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور أكثر أهمية. ستصبح كفاءة إن الابتكارات في مجال الزيوت القابلة للتحلل الحيوي وأدوات التحكم الذكية في المروحة تجعل محول الزيت الطبيعي القسري أكثر استدامة وذكاءً. من خلال مطابقة طريقة التبريد بعناية مع الاحتياجات المحددة للتركيب، يمكن للمهندسين التأكد من أن كل محول توزيع مغمور بالزيت يوفر طاقة آمنة وموثوقة لعقود قادمة.
باختصار، إن الاختيار بين ONAN وONAF وOFAF هو قرار يوازن بين المساحة المادية والتكلفة الأولية والموثوقية على المدى الطويل. بالنسبة لمعظم احتياجات التوزيع، يظل المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور مع تبريد ONAN أو ONAF هو الحل الأكثر فعالية، مما يوفر المتانة اللازمة للحفاظ على الأضواء في مجتمعاتنا.
في المحولات المغمورة بالزيت ثلاثية الطور، يعتمد ONAN على حركة الهواء الطبيعية، بينما يستخدم ONAF مراوح لدفع الهواء عبر المشعات. وهذا يسمح لمحول الهواء القسري بالزيت الطبيعي بحمل حمولة أعلى من وحدة ONAN من نفس الحجم.
في كثير من الأحيان، نعم. تم تصميم العديد من محولات التوزيع المغمورة بالزيت بأقواس مشعاع يمكنها استيعاب المراوح. تؤدي إضافة المراوح إلى تحويله إلى محول يعمل بالزيت الطبيعي، مما يزيد من تصنيف الطاقة بشكل فعال.
بالنسبة للتطبيقات ذات الجهد العالي والتطبيقات الخارجية، فإن المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور يكون متفوقًا بشكل عام لأن الزيت مبرد وعازل أفضل بكثير من الهواء. ومع ذلك، يفضل استخدام المحولات من النوع الجاف في الأماكن المغلقة حيث تكون السلامة من الحرائق هي الاهتمام الرئيسي.
في المحولات القسرية للهواء الطبيعي التي تعمل بالزيت، يجب فحص المراوح مرة واحدة على الأقل سنويًا للتأكد من تحملها للتآكل وتراكم الغبار. وهذا يضمن بقاء المحول المغمور بالزيت ثلاثي الطور محميًا أثناء فترات الحمل القصوى.
